Piše: Almir SELMANOVIĆ, dipl.ing.maš. CETEOR Sarajevo, aselmanovic@ceteor.ba

UVOD

Cilj rada je objasniti jednostavne metode za prognoziranje kvaliteta zraka u gradovima. U Bosni i Hercegovini su sistemi koji se bave problematikom čistoće zraka još uvijek nerazvijeni. Prenaglašena je problematika mjerenja kvaliteta zraka, a zanemarena primjena drugih alata. Statistički podaci se ne obrađuju od 1990. godine. Kvalitet zraka se kod nas prati od 1965. godine pri čemi je 1970 godine urađena prva statistička analiza na osnovu modela Svjetske zdravstvene organizacije. Vlast je ta koja treba izvještavati o kvalitetu zraka koji je statistička veličina.

Objašnjenje termina koji su abeceda kvaliteta zraka:

• Zagađivanje, emitovanje: ispuštanje zagađujućih materija iz izvora.
• Zagađenost, kvalitet zraka: Prizemne koncentracije zagađujućih materija. Napomena: Vrlo često se koristi nepostojeći termin „zagađenje“.

Napomena: Jedno i drugo se zakonski uređuje i postoji odgovornost za zagađivanje i zagađenost.

• Elementi zakonskog regulisanja kvaliteta zraka. Uticaj na kvalitet zraka se reguliše na bazi:
• granične vrijednosti emisije (zagađivanje)
• granične vrijednosti kvaliteta zraka (zagađenost)
• Granične vrijednosti emisije (zagađivanja): donose se na bazi tehno-ekonomskih kriterija; traži se praćenje tehnologija uz razumne troškove.
• Granične vrijednosti kvaliteta zraka (zagađenosti): donose se na bazi sanitarnih i ekoloških kriterija.
• Planiranje kvaliteta zraka: Kvalitet zraka se projektuje u okviru prostornog i urbanističkog planiranja. Projektuje se kvalitet zraka za pojedina područja države ili naselja.
• Alati za planiranje kvaliteta zraka:
• Registar, bilans katastar emisija (zagađivanja)
• Disperzioni model
• Monitoring (sistem praćenja) kvaliteta zraka
• Registar emisija: popis pravnih lica i podatke o izvorima emisije, operatora postrojenja, koja imaju emisije iznad neke vrijednosti
• Bilans emisija: godišnja veličina emisija datih polutanata na datom području.
• Disperzioni model: simulacija rasprostiranja zagađujućih materija za date veličine emisija i uslove emitovanja primjenom matematskih ili fizičkih modela.
• Monitoring kvaliteta zraka: sistem praćenja kvaliteta zraka u datoj sredini. Podaci mogu biti generisani proračunom na bazi katastra, mjerenjem ili kombinovano. Monitoring služi za prognoziranje kvaliteta zraka za slučaj da se poduzimaju mjere za smanjenje emisije ili za planiranje razvoja.
• Menadžment kvalitete zraka: Organizacioni sistem kojim upravlja ovlaštena stručna organizacija po nalogu vlasti.
• Rezultati menadžmenta (poboljšanje ili očuvanje kvaliteta zraka) moraju biti prihvaćeni i usvojeni od strane organa vlasti na datom nivou države.

 PROBLEMATIKA EMISIJA ZAGAĐUJUĆIH MATERIJA

Istorijski gledano problematika emisija zagađujućih materija u atmosferu ima tri karakteristične faze:

• lokalno zagađivanje produktima nepotpunog sagorijevanja, karakteristično za period 1870-1970. godine,
• regionalno (razmjera kontinenata) zagađivanje kiselim gasovima, karakteristično za period 1950-2000. godine,
• globalne klimatske promjene uzrokovane antropogenim emisijama stakleničkih gasova, kao i zagađivanje gasovima koji stanjuju ozonski sloj, posebno karakteristično za period nakon 1990-e godine.

Kako izračunati zagađenost za poznatu emisiju. U tom smislu potrebno je prethodno objasniti dimenzije emisije i dimenzije parametara o kvalitetu zraka, kako bi se mogle uspostaviti odgovarajuće jednačine za proračun.

Regulisanje zagađivanja zraka kao pristup problematici zagađivanja ima tradiciju dugačku 150 godina. Ekolozi i medicinari su ustanovili uticaje lošeg kvaliteta zraka i upozorili na opasnost. Rezultat je ograničavanje zagađenosti, a da bi se to postiglo istovremeno i ograničavanje zagađivanja zraka. Na taj način napravljena je prva strategija zaštite zraka koja se zasnivala na ograničavanju zagađivanja i ograničavanju zagađenosti, a što je osnov i savremenog pristupa. Upravljanje kvalitetom zraka je širi koncept od koncepta regulisanja kvaliteta zraka. Ustvari, koncept regulisanja zagađivanja se proširuje na taj način što se vrši prognoziranje zagađenosti kod izgradnje novih naselja ili novih postrojenja koja emituju zagađujuće materije. Gradnja je dozvoljena samo ako su preduzete sve tehničko-tehnološke mjere da zagađenost bude u dozvoljenim granicama, kao i to da se koristi savremena tehnologija koja će omogućiti da zrak bude čist koliko je to tehnički moguće, a ne koliko je to medicinski dozvoljeno.

 MEHANIZMI RASPROSTIRANJA ZAGAĐUJUĆIH MATERIJA

Osnovni uzrok zagađivanja zraka, pa i okoline uopšte, je korištenje fosilnih goriva, prvenstveno uglja. Proizvodnja energije je najvažniji uzrok zagađivanja zraka, jer se pored korisne energije sagorijevanjem proizvode i nepoželjni produkti sagorijevanja: sumpordioksid, ugljen monoksid, čađ, čvrste čestice tj. leteći pepeo, azotni oksidi itd. Značajne emisije u zrak nastaju nakon tehnološkog procesa  kao što su prerada nafte i naftinih derivata, proizvodnja papira i celuloze, proizvodnja koksa, topljenje metala itd. Nakon napuštanja izvora emisije dolazi do rasprostiranja zagađujućih materija, pri čemu dolazi do razblaženja koncentracija i hemijskih transformacija. Dva su osnovna mehanizma razblaženja koncentracija:

• konvekcija
• difuzija

Konvekcija predstavlja mehanizam rasprostiranja zagađujućih materija pri kojem razblažavanje nastaje usljed duvanja svježeg zraka (vjetar), a difuzija je miješanje zagađenog i svježeg zraka usljed pojave vrtloga u atmosferi.

 NIVOI PROBLEMATIKE I REGULISANJE KVALITETA ZRAKA

Kod razmatranja strategije očuvanja kvaliteta zraka važno je problematiku podijeliti u više različitih nivoa. Ne postoji jedan problem već više različitih problema unutar problematike očuvanja kvaliteta zraka. Ti se problemi mogu podijeliti prema nivoima. Najčešća podjela je na lokalni, urbani, državni, kontinentalni i globalni nivo (tabela 1.)

Svaki od nivoa se karakteriše:

• vertikalnom razmjerom,
• vremenskom dimenzijom i
• nivoom organizacije na kojem se rješava problem zagađenosti zraka.

Na kvalitet zraka u urbanim sredinama utiču: gradske aktivnosti, vremenska situacija i konfiguracija terena. Da bi se razumio problem zagađenosti zraka, mora se pratiti vremenska situacija. Od meteoroloških parametara značajnih za razmatranje problema zagađenosti zraka najvažniji su: temperatura, vjetar, atmosferska turbulencija (stabilnost atmosfere), padavine i sunčevo zračenje.  Jedan primjer nepovoljnih meteorloških parametara sa aspekta kvaliteta zraka prikazan je na slici 1.

Slika 1. Snimak sa planine iznad inverzionog sloja

Što se Sarajeva tiče urbani dio grada se nalazi u kotlini gdje su slabi uslovi samočišćenja atmosfere. Tako da i male emisije iz ložišta prouzrokuju značajnu zagađenost zraka. Sarajevo više nema inustrijsko zagađivanje već ima male sobne peći i saobraćaj. Saobraćaj je problem u dijelu grada od Marijin dvora do Baščaršije gdje su uske ulice a gust saobraćaj. Rješenje je politička volja i oganizacioni sistem. Ako se smanje emisije u jednom dijelu grada za toliko će se smanjiti emisije u drugom dijelu grada, to je uloga organizacionog sistema.

BILANS I KATASTAR EMISIJA ZAGAĐUJUĆIH MATERIJA

Cilj bilansa i katastra emisija zagađujućih materija u atmosferu treba da bude mogućnost praćenja promjene emisije u toku vremena vremena po dijelovima posmatranog područja i da se korištenjem matematskog modela disperzije zagađujućih materija može ocijeniti stanje promjena kvaliteta zraka na datom području koji bi uslijedio u slučaju unošenja novih izvora emisije, promjene vrste goriva i tehnologije, kao i za određivanje visine dimnjaka za nove izvore emisije (Husika, Jamaković, Toljević, Kvalitet zraka 2017.).

Katastar emisija, sa informacijama o svim faktorima koji utiču na koncentracije zagađujućih materija, su potrebni za modeliranje kvaliteta zraka zajedno sa podacima o terenu, meteorološkim podacima i podacima o korištenju zemljišta.

Emisije se izračunavaju i unose u katastar kao godišnje vrijednosti, a zatim se preračunavaju na sezonske i dnevne, zavisno od godišnje raspodjele temperature i drugih faktora, odnosno korištenje energije za grijanje i druge potrebe. Na taj način se emisije prate i u toku vremena

Primjer katastra emisije dat je na slici 2.

KVALITET ZRAKA

Kvalitet zraka je svojstvo zraka kojim se iskazuje značajnost u njemu postojećih iznosa koncentracija zagađujućih materija. Prema definiciji Međunarodne organizacije za standardizaciju (ISO) zrak je zagađen sadržaj tvari koje potiču od ljudskih aktivnosti ili prirodnih procesa u koncentraciji, trajanju i/ili uslovima da može narušiti kvalitet življenja, zdravlje ili dobrobit ljudi i okoline. Zrak lošeg kvaliteta je zrak u kojem su koncentracije zagađujućih materija takve da mogu narušiti zdravlje, kvalitet življenja i/ili štetno uticati na bilo koji element okoline. Sve djelatnosti u nekom gradu zajedno doprinose pogoršanju kvaliteta zraka.

Tri su preporuke:

-Prva je da se dopunski obrade rezultati monitoringa kvaliteta zraka,

-Primjena računarske dinamike fluida kako bi se izvršilo modeliranje strujanja zraka, disperzija zagađujućih materija. Kako bi se pomogao lokalni razvoj, lokacija zgrada, dozvoljena spratnost kako se ne bi spriječavali ventilacioni koridori.

– Treća mjera su mala ložišta koja su najveći izvor zagađivanja zraka što zahtjeva jednu široku kampanju mjera Energijske efikasnosti.

Monitoring kvaliteta zraka traži dvije vrste podataka:

• Menadžment kvaliteta zraka u realnom vremenu (monitoring kvaliteta zraka u realnom vremenu).
• Menadžment kvaliteta zraka u integriranom vremenu. To su podaci od godine dana koji se statistički vrednuju. Tek statistički podaci od godine dana se mogu upoređivati. Bez statističke analize se ne može reći da li je zrak npr. zagađeniji u Sarajevu ili Tuzli (u jednom dijelu grada u odnosu na drugi dio grada).

Uslijed vanredno nepovoljnih meteoroloških uslova može da dođe do iznimno visokog nivoa zagađenosti, koji ako potraje duže osjetno utiče na zdravlje ljudi. Takve situacije se nazivaju alarmnim, ili epizodama povišene zagađenosti zraka, a prema visini koncentracije uočavaju se razni stepeni alarmnih stanja. Preduslov je da se razviju i koriste matematički modeli koji povezuju koncentraciju zagađujućih materija sa meteorološkim varijablama. Prognoze kvaliteta zraka dobijene ovakvim modelima trebaju biti provjerene mjerenjima koristeći jednočasovno vrijeme uzorkovanja.  Sistemi praćenja kvaliteta zraka za kritične situacije mogu da budu veoma komplikovani i moraju da imaju uređaje za davanje pravovemenih upozorenja. Ovi sistemi su opravdani samo ako se takva upozorenja mogu uspješno koristiti za zaštitu stanovništva od izloženosti visokim koncentracijama zagađujućih materija. Ukoliko se vrši praćenje koncentracije samo kao dnevni prosjek, može se dogoditi da ne bude pravovremeno uočen trend prirasta zagađenosti, te je zato nekad potrebno da se za ovakve situacije raspolaže na reprezentativnom mjestu sa kontinuiranim rezultatima mjerenja satnih koncentracija. Tako ovaj zahtjev određuje i metodu mjerenja koncentracije. Takođe je potrebna prognoza o trajanju stabilne vremenske situacije. Na taj način postoji mogućnost da se pravovremeno objavi odgovarajući stepen alarma i poduzmu određene mjere.

Na bazi izvještaja iz ciklusa monitoringa sačinjavaju se:

• informacije za najviše rukovodstvo
• na bazi informacija se vrše analize o mogućim mjerama za sniženje uticaja na okolinu
• donošenje potrebnih odluka
• iz odluka slije mjere (programi i planovi)
• implementacija mjera
• evaluacija efikasnosti poduzetih mjera koja se vrši uz pomoć izvještaja iz ciklusa monitoringa

Cilj monitoringa je da da podloge za donošenje odluka, kao i da se provjeri efikasnost poduzeth mjera. Prikaz monitoringa u funkciji donošenja i provjere efikasnosti odluka.

Slika 3. Monitoring u funkciji donošenja i provjere efikasnosti odluka (Knežević, 2017.)

Kvalitet zraka na nekom području može se ocijeniti:

• mjerenjem
• proračunom i
• kombinovano

Mjerenje se sastoji od uzimanja uzoraka zraka u vremenu i prostoru, te statističke obrada podataka. Proračun pretpostavlja korištenje matematskih modela disperzije. Najpravilniji pristup je kombinovani, gdje se izvrši proračun kvaliteta zraka primjenom modela disperzije, a zatim mjerenjem izvrši kalibracija modela.

Kada se govori o prvoj metodi (mjerenje), koja je najrassprostranjenija, važno je saznanje da se kvalitet zraka ne može odrediti direktnim mjerenjem, nego uzorkovanjem te obradom rezultata mjerenja. Kako se radi o uzorkovanju, a imajući posebno na umu da kvalitet zraka neprekidno osciluje zbog promjena emisije, kao i meteoroloških uslova, od kojih zavisi rasprostiranje zagađujućih materija, jasno je da se do rezultata ne može doći bez statističke obrade. Pri tome je najvažnije saznanje da se nikada neće saznati kakav je kvalitet zraka, nego se vrši procjena vrijednosti uz nastojanje da je greška, odstupanje od stvarne vrijednosti što manja, pri čemu se ne zna tačna mjerena vrijednost nego interval u kome se ona nalazi sa određenom pouzdanošću.

 ZAKLJUČAK

U opštem smislu, matematski model za prognoziranje kvaliteta zraka može se definisati kao bilo koja matematska šema kojom se na osnovu informacije o emisiji, meteorologij i topografiji dobija raspored koncentracija date zagađujuće materije na nekom području (Hanjalić i drugi, 1981.).  Većina matematskih modela su razvijeni na bazi razmatranja procesa transporta i difuzije zagađujućih materija u atmosferi i obično se nazivaju atmosferski disperzioni modeli.

Matematski modeli mogu da optimiziraju upotrebu finansijskih sredstava koje stoje na raspolaganju za smanjenje emisija i od njih se očekuje da daju značajne koristi uz relativno niske troškove.

Modeli treba da omoguće istovremeno uzimanje u obzir emisija iz izvora različitog tipa kao što su dimnjaci, ceste, stambena naselja, fugitivne izvore emisije (nekontrolisana emisija) itd. Modeli treba da uzimaju u obzir uticaje zgrada, složenih terena, kao i gravitaciono taloženje i hemijske reakcije usrednjavajući rezultate od minuta do godine. Modeli se mogu koristiti za predviđanje prizemnih koncentracija u bilo kojoj tački, na bilo kojem području koje se obrađuje i u bilo kojem vremenskom periodu, davajući prikaz kvaliteta zraka na kartama. Stoga moramo imati intelektualne alate koji se baždare sa podacima monitoringa inventara emisija. Na bazi tih modela će se znati prognozirati kvalitet zraka.